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保护LED驱动电路防止对地短路
录入时间:2015/8/10 9:54:45

汽车LED照明通常将LED器件安装在远离驱动电路的地方,因此需要增加短路保护功能,JOHN RICE[1]解释道。

当输入电压(VIN)不能正向导通一组串联或并联的LED灯带的时候,通常要在LED驱动电路中使用非同步升压式功率转换电路。这种电感开关电路将产生LED电流调整所需的恒流电压输出,并通常被用在LCD背光应用中。在LED矩阵远离驱动器的场合下——例如,汽车车厢内外的照明——存在着输出对地短路的实际可能性,其后果可能是灾难性的。一种对电流进行限制并作为电路断路器角色的保护电路能够阻止此类灾难事故的发生。

如图1所示,升压转换器的输入端与它的输出端通过升压电感(L1)和升压二极管(D1)实现物理连通。其结果是,输出端的短路会让升压电感饱和,产生一个足以毁坏升压二极管的尖峰电流。更严重的是,短路还会破坏所有连接在输入端的器件——包括脉宽调制(PWM)控制器。显然,使用这种拓扑结构来驱动远端LED器件,就必须采取某种形式的保护电路。我们来看一种多功能的低成本电路,通过优化,可以用来保护升压转换器及其输入端避免出现短路负载的情况。另外,我们将展示电路仿真的结果,对期望的响应进行验证。

限流器与电子断路器

并联电流监视器(CSM)是一种精确的高增益差分电流检测放大器,通常用于对输入与输出电流的监视。图2展示了一种典型的电路构成。这种特殊的设备集成了一个漏极开路(开漏)比较器,通过编程可以让它在预先定义好的线路电流上实现跳转、锁定并复位。

比较器的输出可以用来控制一个外部的金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)开关,在几微妙的时间之内断开短路负载。除了在输出端出现故障时断开输入电流,其模拟输出还可用来实现开关整流器的所谓“负输入阻抗”,让输入电流随着输入电压的降低而增加。

通过连接输入电流与输出电流使之形成一种逻辑“或”的配置,可以实现对输入电流的钳制。其目标是创造一个复合反馈信号来驱动PWM控制器,如图3所示。当输入电压降落到低于某个预设的电平时,并联监视器就会代替输出电流反馈并强制让LED电流降低。

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[1] JOHN RICE(ti_johnrice@list.ti.com)为德州仪器公司电源系统工程师兼技术小组高级成员。


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